Средства и методы измерения линейных и угловых размеров, выбор методов и средств измерений

Техническая база

Технической базой является система воспроизведения единиц физических величин и передача информации об их размерах всем без исключения средствам измерения. Метрологическое обеспечение направленно на достижение единства измерений. Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Результатом измерений является значение физической величины, реализуемое в основном уравнением: Достижения сопоставляемых результатов измерений одних и тех же объектов, выполненных в разное время, в резных местах с помощью различных методов и средств, решаются путем обеспечения единства измерений. Для достижения сопоставляемых результатов применяют государственные, ведомственные и проверочные схемы, а так же проводят метрологическую экспертизу и аттестацию. Проверка средств измерения - установление пригодности средств измерений к измерению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия к установленным требованиям. Метрологическая аттестация - признание средства измерения пригодным для применения на основании тщательных исследований метрологических свойств этого средства измерения. Точность измерений характеризуется близостью их результатов к истинному значению измеряемой величины. Таким образом, важнейшей задачей метрологии является усовершенствованием эталонов, разработкой новых методов точных измерений, обеспечение единства и необходимой точности измерений. Физические величины и единицы. Комиссия по разработке единой Международной системы единиц разработала проект Международной системы единиц, который был утвержден 9-й генеральной конференцией по мерам и весам. Принятая система была названа Международная система единиц СИ (SI – System International). Специалисты исходили из того, чтобы охватить системой все области науки и техники: принять удобные для практики размеры основных единиц, уже получившие распространение; выбрать в качестве основных единиц таких величин, воспроизведение которых возможно с наибольшей точностью. Определения основных единиц, соответствующие решениям Генеральной конференции по мерам и весам, следующие: метр равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды; килограмм равен массе международного прототипа килограмма; секунда равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133; ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную Н; кельвин равен 1/273.16 части термодинамической температуры тройной точки воды; моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0.012 кг; кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. Дополнительные единицы СИ: международная система единиц включает в себя две дополнительные единицы - для измерения плоского и телесного углов; единица плоского угла - радиан (рад) - угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 57°17'48; стерадиан (ср), принимаемый за единицу телесного угла, - телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы. Дополнительные единицы СИ использованы для образования единиц угловой скорости, углового ускорения и некоторых других величин. Сами по себе радиан и стерадиан применяются в основном для теоретических построений и расчетов, так как большинство важных для практики значений углов (полный угол, прямой угол и т.д.) в радианах выражаются трансцендентными числами.

Для обеспечения принципа взаимозаменяемости деталей необ­ходимо, чтобы все предприятия страны имели единые меры и изме­рительные средства, обеспечивающие надлежащую точность изме­рения изготавливаемых деталей. С этой целью в нашей стране была вне­дрена Государственная система обеспечения единства измерения. Эта система устанавливает организацию, порядок и способы дове­дения точности государственных эталонов до всех производствен­ных измерений.

До 1960 г. за международный эталон основной единицы длины был принят - 1 м, а также за государственный эталон было принято расстояние между осями двух соседних штрихов, нанесен­ных на стержне X - образного сечения, выполненного из сплава иридия с платиной. Точность воспроизведения единицы длины этим эталоном не превышала 0,1 мкм. Эти искусственные эталоны не удовлетворяли возрастающих требований технического прогресса, поэтому было принято решение создать естественный эталон еди­ницы длины, и в 1960 г. совместно с утверждением Международной системы единиц было принято новое определение метра, а старое отменено.

Согласно ГОСТ 8.417-81 за международный метр принята длина, равная 1650763,73 длине волны в вакууме излучения, соот­ветствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона-86. Новый метод воспроизведения единицы длины позволяет воспроизводить основную единицу длины - 1 метр с точностью 0,002 мкм,

Передача основной единицы длины от эталона к детали осу­ществляется в соответствии с поверочной схемой. Согласно поверочной схеме от эталонного метода воспроизведения метра в длинах световых волн единица длины передается на рабочие эталоны.

Рабочие эталоны представляют собой концевые меры длины, выполненные из кварца. Они хранятся в определенных условиях в центральных метрологических институтах и используются ими для проверки образцовых мер 1-го разряда. От рабочих эталонов размер единицы измерения передается на образцовые концевые меры длины от 1-го до 5-го разрядов.

Образцовые меры предназначены для хранения единицы изме­рения, проверки и градуировки по ним других мер и измерительных приборов и инструментов. Образцовые меры также периодически проверяются. Образцовые меры 2-го разряда проверяются по мерам 1-­го разряда, меры 3-го разряда - по мерам 2-го разряда и т.д.

От образцовых концевых мер размер единицы длины или ее до­ли передается на рабочие меры длины и рабочие измерительные при­боры и инструменты.

Передача единицы плоского угла также производится от эталона к измерительным приборам и инструментам. В качестве эталона еди­ницы плоского угла ГОСТ 8.016-75 устанавливает 36-гранную квар­цевую призму с центральным углом между смежными гранями 10°. От эталона единица плоского угла передается с помощью вторичных эталонов образцовым мерам. Рабочие меры и измерительные приборы проверяются по образцовым мерам.

Стандарт устанавливает порядок проведения поверки измери­тельных средств. Согласно стандарту поверке подвергаются все изме­рительные средства предприятий. Периодичность поверки установле­на соответствующими инструкциями. Например, поверка штанген-инструментов, микрометрических и индикаторных инструментов и приборов производится один раз в год, микроскопов и других оптиче­ских приборов - один раз в два года и т.д. Сроки поверки устанавли­ваются специальными графиками, утвержденными руководителем предприятия. Поверка контрольно-измерительных средств произво­дится в центральных измерительных лабораториях (ЦИЛ) предпри­ятий, в контрольно-поверочных пунктах (КПП) цехов и специальных метрологических лабораториях.

Результаты поверки измерительных средств заносятся в специ­альные паспорта и аттестаты, хранящиеся при инструментах и прибо­рах.

Поверка измерительных средств, так же, как и выполнение ли­нейных измерений в пределах от I до 500 мм и измерение углов с длиной меньшей стороны до 500 мм, должна производиться в нор­мальных условиях. Стандарт устанавливает следующие значения ос­новных влияющих на качество измерений величин:

температура окружающей среды - 20°С;

атмосферное давление - 101324,73 Па (760 мм рт. ст.);

относительная влажность - 58%.

Плоскопараллельные концевые меры длины

Плоскопараллельные концевые меры длины (рис.2) представ­ляют собой наборы параллелепипедов (пластин, брусков, реже -цилиндрических стержней) из стали длиной до 1000 мм или твердо­го сплава длиной до 100 мм с двумя плоскими взаимно параллель­ными измерительными поверхностями (ГОСТ 9038-83).

Плоскопараллельные концевые меры длины применяются:

—для непосредственного измерения линейных размеров при самых разнообразных контрольно-проверочных работах;

— для передачи размера единицы длины от первичного этало­на концевым мерам меньшей точности, для передачи размера от эталона до изделия.

Плоскопараллельные концевые меры длины являются основными средствами сохранения единства мер в машиностроении:­

— как установочные меры для установки прибора или инструмента на нуль при относительном методе измерения;

— как образцовые меры для проверки точности инструментов и приборов: штангенциркулей, микрометров, индикаторов, миниметров, оптиметров и т.д.;

— для настройки инструментов, приборов, станков. За размер концевой меры принимается номинальная длина с учетом отклоне­ния длины и отклонения от плоскопараллельности. При составлении блоков мер погрешности суммируются. Рабочие поверх­ности мер выполняются настолько качественно, что при их методических соприкосновениях проявляется взаимное сцепление, обусловленное действием межмолекулярных сил. Благодаря этому явлению, получившему название притираемость, меры легко собира­ются в блоки и не распадаются во время работы. Меры из стали выдерживают -500, из твердого сплава -300 притираний при кон­трольном усилии сдвига 15 Н.

Отечественные заводы изготовляют плоскопараллельные кон­цевые меры, номинальные размеры которых указаны в стандарте ГОСТа 9038-83.

В зависимости от допускаемых отклонений номинальной дли­ны и от плоскопараллельности концевых мер с учетом точности из­готовления они относятся к тому или другому классу точности.

Рис. 5.I. Концевые меры: а) - плоскопараллельные; б) - цилиндрические

Концевые меры изготовляют следующих классов точности: 00, О, 1, 2, 3 - из стали; 00, О, 1, 2 и 3 - из твердого сплава. К каждому набору прилагают паспорт, включающий инструкцию по эксплуата­ции. Из четырех-пяти мер с градацией от 0,001 до 100 мм выпускае­мых наборов можно составлять нужные блоки. Плитки комплектуют­ся в наборы с разным количеством плиток (от 2-х до 112) и с разной градацией размеров (0,001,0,01,01,0,5,1 и др.).

При использовании плоскопараллельных концевых мер для непосредственных измерений применяются защитные плитки, которые вводятся попарно в любой блок и притираются с обеих сторон блока;
предохраняя измерительные поверхности основных концевых мер от преждевременного износа и повреждений при непосредственных из­мерениях

Для удобства, пользования концевыми мерами и расширения возможностей их применения изготовляются наборы принадлежно­стей к плоскопараллельным концевым мерам (струбцинки, боковички, лекальная линейка, державка с основанием).

При составлении блоков заданных размеров следует использо­вать минимальное количество плиток (не больше 3-4).

Помимо деления плиток на классы они подразделяются еще по точности аттестации на 5 разрядов: 1-й, 2-й, 3-й, 4-й, 5-й. (1 – самый точный, 5 - самый грубый). Разряд определяется предельной погрешностью измерения самой плитки при определении ее действительного размера и допустимым отклонением от плоскопараллельности.

Концевые меры длины могут быть аттестованы по разряду или классу точности. При получении блоков из концевых мер. аттестованных по классу точности, оценивается размер с учетом случайных погрешно­стей отклонения от номинального значения и от плоскопараллельности. Случайные погрешности, как правило, подчиняются вероятност­ному закону нормального распределения, и поэтому они подвергают­ся квадратичному суммированию с оценкой и знаком ±:

= ± (5.1)

где: i - погрешность каждой меры.

В процессе притирания мер в блоки добавятся дополнительные погрешности по притирочному слою. Эти погрешности носят систе­матический характер и ведут к увеличению размера, имея знак "+". Можно заметить, что число их будет на единицу меньше числа мер в блоке. Анализируя систематические погрешности, заметим, что эти величины различны для разных номинальных значений мер. Они из­меняются от 0,1 до 0,4 мкм для размеров мер 0,1... 100 мкм.

Можно усреднённо принять = 0,3 мкм. Допускаемые отклонения концевых мер приведены в табл.5.1.

Таблица 5. 1

Допускаемые отклонения концевых мер

Размеры мер, мм	Допускаемые отклонения концевых мер, мкм, для классов точности от номинального значения, (±)
До 10	0,05	0,18	0,10	0,18	0,35	0,08
Св.10 до 25	0,07	0,27	0,14	0,27	0,55	1,20
25÷50	0,10	0,35	0,20	0,35	0,70	1,60
50÷75	0,12	0,45	0,25	0,45	0,90	2,00
75÷100	0,14	0,55	0,30	0,55	1,10	2,50
100÷150	0,20	0,80	0,40	0,80	1,60	3,00
150÷200	0,25	1,00	0,50	1,00	2,00	5,00

Штангенинструменты являются измерительными средствами, широко применяемыми в машиностроении, поэтому знание типов штангенинстру­ментов, их конструкции и приобретение навыков ра­боты с ними обязательно.

Отсчетным устройством в штангениструментах является линей­ный но­ниус. Это приспособление позволяет отсчитывать дробные доли интервала делений основной шкалы штангенинструмента. Ин­тервал деления шкалы но­ниуса an (первая стр. обложки) меньше, чем интервал деления основной шкалы а на величину С, называе­мую величиной отсчета по нониусу, если модуль нониуса у =1. При модуле у =2 деление шкалы нониуса меньше, чем 2 деления ос­новной шкалы на величину С.

При нулевом положении нулевые штрихи основной шкалы и шкалы нониуса совпадают. При этом последний штрих шкалы но­ниуса также совпа­дает со штрихом основной шкалы, определяющим длину Ln шкалы нониуса. При измерении шкала нониуса смещается относительно основной шкалы и по положению нулевого штриха шкалы нониуса определяют величину этого смещения, равную из­меряемому размеру.

Из при­меров расчетов видно, что если нулевой штрих нониуса располагается между штрихами основной шкалы, то следующие за ним штрихи нониуса также за­нимают промежуточные положения между штрихами основной шкалы. Ввиду того что деле­ние шкалы нониуса отличатся от деления основной шкалы на вели­чину С, каждое последующее деление нониуса расположено ближе предыдущего к соответствующему штриху основной шкалы.

Таким образом, отсчет измеряемой величины по шкале с нониусом складывается из отсчета целых делений по основной шкале и отсчета дробной части деления по шкале нониуса (рис.5.2).

Рис. 5.2. Показания нониуса при вычислении размера: размер деления–0,1 мм.

На рис. 5.3. показаны различные типы штангенциркулей.

а б

в г

Рис. 5.3. Типы штангенциркулей: а– ШЦ-1, б– ШЦ-111, в– ШЦ-11, г–электронный–EDK:1,2–измерительные губки; 3–рамка нониуса; 4,5–зажимы; 6–хомуты; 7–гайки; 8–винты.

Тип ШЦ-1 с двухсторонним расположением измерительных губок 1 и 2. Верхняя пара предназначена для внутренних измерений, нижняя - для наружных. Верхние губки расположены от­носительно основной шкалы нониуса так, что при измерении разме­ров отсчет ведется от нуля, как и при измерении наружных разме­ров. Линейка 5 служит для измерения глу­бин. Диапазон измерения 0÷150 мм, значения отсчета по нониусу 0,02 мм, класс точности 1, предел допускаемой погрешности ±0,02

Тип ШЦ-11 с двусторонним расположением измерительных губок, Нижняя пара служит для наружных и внутренних измерений, верхняя пара губок, имеющих заострения, служит для разметки, а также для наружных измерений.

Тип ШЦ-111 с односторонним расположением измеритель­ных губок. Внутренние плоскости губок 1и 2 служат для наружных измере­ний, наружные цилиндрические поверхности - для внутренних измерений. К отсчету по шкале с нониусом следует при­бавлять суммарную толщину двух губок, маркированную на них.

Для всех трех типов инструментов рамка со шкалой нониуса обозна­чена цифрой 3. Основная шкала нанесена на штанге, для за­крепления рамки нониуса служит зажим 4. Штангенциркули ЩЦ-11 и ШЦ-111 имеют закреп­ляемые зажимами 5 хомутики 6 и гайки 7, служащие для микрометрической подачи губки (при застопоренном винтом 5 хомутике 6 при помощи винта 8.

Штангенциркули типа ЩЦ-1 выпускаются с пределами измере­ний 0-125 мм с величиной отсчета по нониусу 0,1 мм. Штангенцир­кули типа ЩЦ-11 и ШЦ-111 выпускаются с различными пределами измерений (верхний предел до 2000 мм) с величиной отсчета по но­ниусу 0,05 или 0,1мм.

Электронный штангенциркуль EDK с величиной отсчета по но­ниусу 0,01 класс точности 1, предел допускаемой погрешности ±0,01

Погрешность показаний штангенциркулей с величиной отсчета по но­ниусу 0,1мм...0,05 мм не должна превышать ±0,05мм. (ГОСТ 166-80). Для штангенциркулей больших размеров (1000-2000мм) по­грешность не должна превышать ± 0.2 мм.

Для точной установки размера в ряде инструментов предус­мотрена микрометрическая подача основной рамки; здесь необ­ходимо: предвари­тельно выставить размер, стопорным винтом зафиксировать малую рамку, продольной подачей установить ос­нов­ную рамку точно на требуемый размер.

Штангенинструменты периодически должны подвергаться поверке в измерительных лабораториях, перед измерениями необ­ходим внешний ос­мотр, а при необходимости проверка по эталону.

Микрометрические инструменты также, как и штангенинструменты, являются измерительными средствами, широко применяемыми в машиностроении, поэтому знание типов микрометрических инструментов, их конструкции и приобретение навыков работы с ними обязательно.

К основным микрометрическим инструментам относятся: микрометры МК (рис.5.4.), микрометрические глубиномеры и микрометрические нутромеры. По сути своей микрометр - это винтовая пара, которая определяет точность и погрешность инструмента.

Рис.5.4.Устройство микрометра МК:

1 - стебель; 2 - барабан; 3 - скоба; 4 - измерительный стержень; 5 - пятка; 6 - трещотка; 7 - стопор измерительного стержня; 8 - накатное кольцо барабана; 9 -стопорная гайка барабана.

Микрогайка пары обычно жестко скреплена с корпусом (на рис. 5.4., со скобой). Микровинт заканчивается измерительным стержнем, продольное перемещение которого определено шагом резьбы, и поэтому в продольном направлении наносится основная шкала. В окружном направлении вместе с микровинтом поворачивается барабан 2, который имеет шкалу винтового нониуса из 50 делений и определяет соответственно 1/50 шага микровинта. Учитывая показания основной и дополнительной шкал, можно получить достаточно точные результаты измерений.

Теперь совершенно ясно, что точность инструмента определена шагом резьбы и количеством делений шкалы барабана, и вариация этих её параметров позволяет изменять её, однако реально точность микрометрических инструментов, как правило, не превышает 0.01 мм.

При выборе средств измерений учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие), эксплуатационных и экономических показателей, к ко­торым относятся: массовость (повторяемость измеряемых разме­ров) и доступность их для контроля; стоимость и надежность средств измерений; метод измерения; время, затрачиваемое на настройку и про­цесс измерения; масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка; жесткость объекта контроля, шероховатость его поверхности; ре­жим работы и т. д.

Выбор средств измерений зависит от масштаба производства или количе­ства находящихся в эксплуатации однотипных (одноименных) технических систем.

Например, в массовом производстве с отработанным техно­логическим процессом, включая контрольные операции, исполь­зуют высокопроизводительные механизированные и автоматизи­рованные средства измерения и контроля. Универсальные средства измерений при­меняются преимущественно для наладки оборудования.

В серийном производстве основными средствами контроля должны быть жесткие предельные калибры, шаблоны, специаль­ные контрольные приспособления. Возможно применение уни­версальных средств измерений.

В мелкосерийном и индивидуальном производстве основными являются универсальные средства измерений, поскольку применение других орга­низационно и экономически невыгодно: неэффективно будут ис­пользоваться специальные контрольные приспособления или по­требуется большое количество калибров различных типоразмеров.

Метод измерения, определяемый целью контроля, выдви­гает требования к средствам измерений по базировке: если контролируется точ­ность технологического процесса, то выбирают средства измерений для техноло­гических баз; если) технических систем контролируется с точки зрения эксплуата­ции, то средство измерений выбирается под эксплуатационные базы.

При выборе средств измерений по метрологическим характеристикам не­обходимо учитывать следующее:

цена деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точ­ности измерения.

Например, если размер необходимо контролиро­вать с точностью до 0,01 мм, то и средства измерений следует выбирать с ценой деления 0,01 мм, так как средства измерений с более грубой шкалой внесет допол­нительные субъективные погрешности, а с более точной — выби­рать не имеет смысла из-за удорожания средств измерений. При контроле техноло­гических процессов должны использоваться средства измерений с ценой деления не более 1/6 допуска на изготовление;

поскольку качество измерения определяется величиной относи­тельной погрешности δ = ±(Δ/х) 100%, т. е. с уменьшением х величи­на δ увеличивается (качество измерения ухудшается). Следователь­но, качество измерений на разных участках шкалы неодинаково.

Поэтому при измерениях рабочий участок шкалы средств измерений должен выбираться по правилу: относительная погрешность в пределах ра­бочего участка шкалы средств измерений не должна превышать приведенную по­грешность более чем в 3 раза. Из этого правила следует:

при односторонней равномерной шкале с нулевой отметкой в ее начале рабочий участок занимает последние две трети длины шка­лы;

при двусторонней шкале с нулевой отметкой посредине — последнюю треть каждого сектора;

при шкале без нуля рабочий участок может распространяться на всю длину шкалы.

В пределах рабочего участка шкалы наибольшая возможная абсо­лютная погрешность равновероятна на всех отметках. Таким обра­зом, при выборе средств измерений важно определить рабочий участок шкалы и ее цену деления.

Понятие размера и сопряжения. Основные принципы построения единой системы допусков и посадок (ЕСДП)

Точность изготовления детали характеризует допуск. И чем он меньше, тем труднее обрабатывать деталь. Это происходит из-за повышения требований к точности станка, инструмента, приспособлений, квалификации рабочего. Важно знать, что неоправданно больший допуск снижает надежность и качество работы изделия. Полем допуска называют поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом же изображении оно заключают между линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям нулевой линии.

При нанесении на чертежи размеров с верхним и нижним отклонением следует соблюдать определенные правила:

- верхнее или нижнее отклонения, равные нулю, не указываются;

- количество знаков в верхним и нижнем отклонениях выравнивают, при необходимости для сохранения одинакового числа знаков справа дописывают нули;

- верхнее и нижнее отклонения записывают в две строки, причем верхнее отклонение располагают над нижним; высота цифр отклонения примерно вдвое меньше цифр номинального размера;

- в случае симметричного расположения поля допуска относительно нулевой линии, т.е. когда верхнее отклонение равно по абсолютной величине нижнему отклонению, но противоположно по знаку, их значение указывают после знака ± цифрами, равными по высоте цифрам номинального размера;

Поле допуска характеризует не только величину допуска, но и расположение его относительно номинального размера или нулевой линии. Оно может быть расположено выше, ниже, симметрично, односторонне и асимметрично относительно нулевой линии. Для наглядности на чертежах деталей над размерной линией после номинального размера принято указывать верхнее и нижнее отклонение в миллиметрах с их знакам, а также для наглядности строят схемы расположения поля допуска вала или отверстия относительно нулевой линии; при этом верхние и нижние отклонения откладывают в микрометрах, а не в миллиметрах.

Посадка - характер соединения детали, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Различают посадки трех типов:

–с зазором;

–с натягом;

–переходные.

Отметим, что вал и отверстие, образующие посадку, имеют один и тот же номинальный размер и различаются верхними и нижними отклонениями. По этой причине на чертежах над размерной линией, посадку обозначают после номинального размера дробью, в числители которой записывают предельные отклонения для отверстия, а в знаменателе – аналогичные данные для вала.

Разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия, называется натягом N. Посадка с натягом – это посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении, а поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала.

Наименьший N _min и наибольший N _max натяги имеют важные значения для посадки с натягом:

N_min имеет место в соединении, если в отверстии с наибольшим предельным размером D _max будет запрессован вал наименьшего предельного размера d_min;

N_max имеет место при наименьшим предельном размере отверстия D_min и наибольшим предельном размере вала d_max.

Разность размеров отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше отверстия вала, называют зазором S. Посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении и поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала, называют посадкой с зазором. Ее характеризует наименьший S_min и наибольший S_max зазоры:

S_min имеет место в соединении отверстия с валом образуется, если в отверстии с наименьшим предельным размером D_min, будет установлен вал с наибольшим предельным размером d_max;

S_max имеет место при наибольшем предельном размере отверстия D_max и наименьшим предельном размере вала d_min.

Разность между наибольшим наименьшим зазорами или сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединения, называются допуском посадки и обозначается буквой Т.

А посадка, при которой возможно получение, как зазора, так и натяга, называют переходной посадкой. В данном случае поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью.

Вследствие неизбежного колебания размеров вала и отверстия от наибольшего до наименьшего значений, при сборке деталей, возникает колебание зазоров и натягов. Наибольшие и наименьшие зазоры, а также натяги рассчитываются по формулам. И чем меньше колебание зазоров или натягов, тем выше точность посадки.

Свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающих возможность ее применения вместо другой без дополнительной обработки, с сохранением заданного качества изделия, в состав которого он входит, называется взаимозаменяемостью. При полной взаимозаменяемости однотипные детали, изделия, например, болты, шпильки, могут быть изготовлены и установлены на без дополнительной обработки или предварительной пригонки.

Наряду с полной взаимозаменяемостью допускается сборка изделий методами неполной и групповой взаимозаменяемости, регулирование и пригонка.

К неполной взаимозаменяемости относят сборку изделий на основе теоретико-вероятностных расчетов.

При групповой взаимозаменяемости детали, изготовленные на распространенном станочном оборудовании с технологически выполненными допусками, сортируются по размерам на несколько размерных групп; затем проверяют сборку детали одинакового номера группы.

Метод регулирования предполагает сборку с регулированием положения или размеров одной или нескольких отдельных, заранее выбранных деталей изделия, называемых компенсаторами.

Метод пригонки - сборка изделий с пригонкой одной и собираемых деталей. Взаимозаменяемостью обеспечивает высокое качество изделий и снижает их стоимость, способствуя при этом развитию прогрессивной технологии и измерительной технике. Без взаимозаменяемости невозможно современное производство. Взаимозаменяемость базируется на стандартизации - нахождения решения для повторяющихся задач в сфере науки, технике и экономики, направленного на достижения оптимальной степени упорядочение в определенной области. Стандартизация направлена на совершенствование и управления народным хозяйством, повышения технического уровня и качества продукции и т. д. Главной задачей стандартизации является создания системы нормативно-технической документации, которая устанавливает требования к объектам стандартизации, обязательна для использования в определенных областях деятельности. Важнейшим нормативно-техническим документом стандартизации является стандарт, разрабатываемый на основе достижения отечественной и зарубежной науки, техники, технологии передового опыта и предусматривающий решения, оптимальные для экономического и социального развития страны.

Области применения некоторых рекомендуемых посадок с зазором.

Посадки H/h —скользящие. Наименьший зазор в посадках равен нулю. Они установлены во всем диапазоне точностей сопрягаемых размеров (4... 12-й квалитеты). В точных квалитетах они применяются как центрирующие посадки, т. е. обеспечивают высокую степень совпадения центра вала с центром сопрягаемого с ним отверстия. Допускают медленное вращение и продольное пе­ремещение, чаще всего используемое при настройках и регулировках.

Посадка H7/h6 применяется в неподвижных соединениях при высоких требованиях к точно­сти центрирования часто разбираемых деталей: сменные зубчатые колеса на валах, фрезы на оправках, центрирующие корпуса под подшипники качения, сменные кондукторные втулки и т. д. Для подвижных соединений применяется посадка шпинделя в корпусе сверлильного станка.

Посадки H8/h7, H8/h8 имеют примерно то же назначение, что и посадка H7/h6, но характе­ризуются более широкими допусками, облегчающими изготовление детали.

Посадки H/h в более грубых квалитетах (с 9-го по 12-й) предназначены для неподвижных и по­движных соединений малой точности. Применяются для посадки муфт, звездочек, шкивов на валы, для неответственных шарниров, роликов и т. п.

Посадки Н/д, G/h —движения. Обладают минимальным по сравнению с другими посадками гарантированным зазором. Установлены только в точных квалитетах с 4-го по 7-й. Применяются для плавных, чаще всего возвратно-поступательных перемещений, допускают медленное вращение при малых нагрузках.

В сопряжении образуются зазоры. На рис.4.1. приведена в сокращении схема расположения полей допусков посадок с зазором в системе отверстия для размеров до 500 мм. Посадки применяются как в точных, так и в грубых квалитетах.

Рис. 4.1. Расположение полей допусков посадок с зазором в системе отверстия.

Посадки Н6/д5, Н7/д6 применяются в плунжерных и золотниковых парах, в шпинделе дели­тельной головки и т. п.

Посадки H/f, F/h —ходовые. Характеризуются умеренным гарантированным зазором. Приме­няются для обеспечения свободного вращения в подшипниках скольжения общего назначения при легких и средних режимах работы со скоростями не более 150 рад/с и в опорах поступательного перемещения.

Посадки Н7/17, H8/f8 применяются в подшипниках скольжения коробок передач различных станков, в сопряжениях поршня с цилиндром в компрессорах, в гидравлических прессах и т. п.

Посадки Н/е, E/h —легкоходовые. Обладают значительным гарантированным зазором, вдвое большим, чем у ходовых посадок. Применяются для свободного вращательного движения при по­вышенных режимах работы со скоростями более 150 рад/с, а также для компенсации погрешно­стей монтажа и деформаций, возникающих во время работы.

Посадки Н7/Д8, Н8/е8 применяются для подшипников жидкостного трения турбогенераторов, больших электромашин, коренных шеек коленчатых валов.

Посадки H/d, D/h —широкоходовые. Характеризуются большим гарантированным зазором, по­зволяющим компенсировать значительные отклонения расположения сопрягаемых поверхностей и температурные деформации и обеспечить свободное перемещение деталей или их регулировку и сборку.

Посадки H8/d9, H9/d9 применяются для соединений при невысоких требованиях к точности, для подшипников трансмиссионных валов, для поршней в цилиндрах компрессоров.

Посадка H11/d11 применяется для крышек подшипников и распорных втулок в корпусах, для шарниров и роликов на осях.

Особенности посадокпереходных:

в сопряжении могут получаться как зазоры, так и натяги, на рис. 4.2. приведена в сокращении схема расположения полей допусков переходных посадок в системе отверстия для размеров до 500 мм;

применяются только в точных квалитетах — с 4-го по 8-й;

используются как центрирующие посадки;

предназначены для неподвижных, но разъемных соединений, так как обеспечивают легкую сборку и разборку соединения.

Рис. 4.2. Расположение полей допусков переходных посадок в системе отверстия.

Области применения некоторых рекомендуемых переходных посадок

Посадки H/js; Js/h —плотные. Вероятность получения натяга P(N)– 0.5...5%, и, следова­тельно, в сопряжении образуются преимущественно зазоры. Обеспечивают легкую собираемость.

Посадка H7/js6 применяется для сопряжения стаканов подшипников с корпусами, небольших шкивов и ручных маховичков с валами.

Посадки Н/к, K/h —напряженные. Вероятность получения натяга P(N) –24...68%. Однако из-за влияния отклонений формы, особенно при большой длине соединения, зазоры в большинстве случаев не ощущаются. Обеспечивают хорошее центрирование. Сборка и разборка производится без значительных усилий, например при помощи ручных молотков.

Посадка Н7/к6 широко применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с валами.

Посадки Н/т; M/h —тугие. Вероятность получения натяга P(N) –60...99,98%. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных уси­лиях. Разбираются, как правило, только при ремонте.

Посадка Н7/т6 применяется для сопряжения зубчатых колес, шкивов, маховиков, муфт с ва­лами, для установки тонкостенных втулок в корпуса, кулачков на распределительном валу.

Посадки Н/п; N/h —глухие. Вероятность получения натяга P(N) –88...100%. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных уси­лиях: применяются прессы. Разбираются, как правило, только при капитальном ремонте.

Посадка Н7/п6 применяется для сопряжения тяжелонагруженных зубчатых колес, муфт, кривошипов с валами, для установки постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукто­ров, штифтов и т. п.

Особенности посадок с натягом

В сопряжении образуются только натяги. На рис. 4.3. приведена в сокращении схема расположе­ния полей допусков посадок с натягом в системе отверстия для размеров до 500 мм.

Рис. 4.3. Расположение полей допусков посадок с натягом в системе отверстия.

Области применения некоторых рекомендуемых посадок с натягом

Посадки Н/р; P/h —легкопрессовые. Имеют минимальный гарантированный натяг. Обладают вы­сокой степенью центрирования. Применяются, как правило, с дополнительным креплением. Посадка Н7/р6– применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, втулок, установочных колец с валами, для установки тонкостенных втулок и колец в корпуса.

Посадки H/r, H/s; H/t и R/h; S/h; T/h —прессовые средние. Имеют умеренный гарантирован­ный натяг в пределах N = (0.0002...0.0006) D. Применяются как с дополнительным креплением, так и без него. При сопряжении возникают, как правило, упругие деформации.

Посадки H7/r6, H7/s6 применяются для сопряжения зубчатых и червячных колес с валами в условиях тяжелых ударных нагрузок с дополнительным креплением (для стандартных втулок под­шипников скольжения предусмотрена посадка Н7/sб).

Посадки Н/и; Н/х; H/z и U/h —прессовые тяжелые. Имеют большой гарантированный натяг в пределах N = (0.001...0.002) D. Предназначены для соединений, на которые воздействуют боль­шие, в том числе и динамические нагрузки. Применяются, как правило, без дополнительного креп­ления соединяемых деталей. В сопряжении возникают упругопластические деформации. Детали должны быть проверены на прочность.

Посадки Н7/и7; Н8/и8 наиболее распространенные из числа тяжелых посадок. Примеры приме­нения: вагонные колеса на осях, бронзовые венцы червячных колес на стальных ступицах, пальцы эксцентриков и кривошипов с дисками.

Чтобы обеспечить минимально необходимое, но достаточное число по­садок, в соответствии с эксплуатационными требованиями разработана сис­тема допусков и посадок.

В России действует единая система допусков и посадок (ЕСДП), разра­ботанная в соответствии с рекомендациями Международной организации по стандартизации (ИСО) и оформленная в виде пяти стандартов; основными яв­ляются ГОСТ 25346—89 и ГОСТ 25347—82.

Для образования посадок с различными зазорами и натягами в системе ИСО и в ЕСДП для размеров до 500 мм предусмотрено 27 вариантов основ­ных отклонений валов и отверстий (рис. 4.4.).

Основное отклонение — это одно из двух предельных отклонений (верх­нее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии (линии номинального размера). Таким отклоне­нием является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

Основные отклонения отверстий обозначают прописными буквами ла­тинского алфавита, валов — строчными; основное отверстие обозначают бук­вой Н, а основной вал — буквой h.

Отклонения от А до Н (а—h) предназначены для образования полей до­пусков в посадках с зазорами; отклонения Js, К, М, N (js, k, m, п) — в переход­ных посадках, отклонения от Р до ZC (р—zc) — в посадках с натягом.

Каждая буква обозначает ряд основных отклонений, значение которых зависит от номинального размера.

Для валов с отклонениями js и отверстий с отклонениями Js основных отклонений не установлено. Оба предельных отклонения определяют исходя только из допуска IT соответствующего квалитета. Для js и Js поле допуска симметрично относительно нулевой линии, а предельные отклонения равны по значениям и противоположны по знакам: ES (es) = + IT /2; EI (ei) = -IT /2 (рис. 4.4.).

Значения основных отклонений валов и отверстий приведены в табли­цах ГОСТ 25346—89.

Поле допуска образуется сочетанием одного из основных отклонений с допуском по одному из квалитетов. В соответствии с этим правилом поле допуска обозначают буквой (иногда двумя) основного отклонения и номером квалитета; например, для вала h 6, d ll, f 9; для отверстия Н 6, D ll, Js 1O.

Рис. 4.4. Схема основных отклонений отверстий и валов

Обозначения посадок на чертежах. Поля допусков линейных размеров ука­зывают на чертежах либо условными (буквенными) обозначениями, например Ø5О Н 6, Ø32 f 7, Ø1O g 6, либо числовыми значениями предельных отклонений, например Ø12, либо буквенными обозначениями полей допусков с од­новременным указанием справа в скобках числовых значений предельных от­клонений (рис. 4.5, а, б).

Посадки сопрягаемых деталей и предельные отклонения размеров де­талей, изображенных на сборочных чертежах, указывают дробью: в числи­теле — буквенное обозначение или числовое значение предельного отклоне­ния отверстия либо буквенное обозначение с указанием справа в скобках его числового значения, в знаменателе — аналогичное обозначение поля допус­ка вала (рис. 4.5, в, г).

В условных обозначениях полей допусков необходимо обязательно ука­зывать числовые значения предельных отклонений в следующих случаях:

■ для размеров, не включенных в ряды нормальных линейных разме­ров, например Ø 41,5Н7(^+0,021);

■ при назначении предельных отклонений, условные обозначения кото­рых не предусмотрены ГОСТ 25347—82, например для пластмассовой дета­ли (рис. 4.5, д) с предельными отклонениями по ГОСТ 25349—88.

Рис. 4.5. Примеры (а–д) обозначения допусков и посадок на чертежах

Выбор квалитета точности. Определение оптимальной точности обработки и выбор квалитета точности часто представляют собой сложную задачу. При произвольном назначении необоснованно высокого квалитета с малыми допус­ками увеличивается стоимость изготовления деталей. При выборе более гру­бого квалитета точности стоимость изготовления уменьшается, но снижают­ся надежность и долговечность работы деталей в узле. Для решения этой задачи необходимо учесть не только характер посадки конкретного соедине­ния, условия его работы, но и рекомендации, учитывающие целесообразность назначения того или иного квалитета и возможность изготовления деталей необходимой точности.

Общее представление о применении квалитетов в соединениях машин и механизмов можно получить из следующих примеров.

Квалитеты 5 и 6 применяются в особо точных соединениях, таких как поршневой палец — втулка верхней головки шатуна двигателя автомобиля, шейка коленчатого вала — вкладыш подшипника и т. п.

Квалитеты 7 и 8 применяются для соединений зубчатых колес с валом, установки подшипников качения в корпус, фрез на оправки и т.п.

Квалитеты 9 и 10 применяются в соединениях, где требования к точно­сти понижены, но предъявляются сравнительно высокие требования к соос­ности и центрированию (например, поршневое кольцо — канавка поршня по высоте, посадка звездочек на вал и т.д.).

Квалитеты 11 и 12 распространены в подвижных соединениях сельско­хозяйственных машин, в посадках часто снимаемых деталей, не требующих высокой точности центрирования, в сварных соединениях.

Посадки с зазором. Характер и условия работы подвижных соединений отличаются разнообразием. Например, соединения поршень — гильза, шей­ка коленчатого вала — вкладыш, поршневой палец — втулка верхней голов­ки шатуна одного и того же двигателя отличаются друг от друга характером взаимного перемещения деталей, температурным режимом, действующими нагрузками и т.д. Поэтому использовать единую методику расчета зазоров

подвижных соединений в конкретных случаях практически невозможно. Для каждого типа соединений существует своя методика расчета зазоров. Так как подбирать специальную методику в большинстве случаев нецелесообразно, часто используют установленные практическим опытом примерные области применения рекомендуемых посадок.

Посадки группы H/h характерны тем, что минимальный зазор в них ра­вен нулю; применяются для пар с высокими требованиями к центрированию отверстия и вала, когда взаимное перемещение вала и отверстия предусмат­ривается при регулировке, а также при малых скоростях и нагрузках.

Посадку H 5/ h 4 назначают для соединений с высокими требованиями к точности центрирования и направлению, в которых допускается проворачи­вание и продольное перемещение деталей при регулировании.

Посадку H 6/ h 5 назначают при высоких требованиях к точности центри­рования, например в пиноли задней бабки токарного станка, при установке из­мерительных зубчатых колес на шпинделях зубоизмерительных приборов.

Посадку H 7/ h 6 (предпочтительную) назначают при менее жестких тре­бованиях к точности центрирования (например, для сменных зубчатых ко­лес в станках, в корпусах под подшипники качения в станках, автомобилях и других технических системах).

Посадку H 8/ h 7 (предпочтительную) назначают для центрирующих поверхностей, когда можно расширить допуски на изготовление при несколько пониженных требованиях к соосности деталей. i

ЕСДП допускает применение посадок группы H/h, образованных из поб­лей допусков квалитетов с 9 по 12, для соединений с низкими требованиями к точности центрирования.

Посадки группы H/g ((H 5/ g 4; H 6/ g 5 и H 7/ g 6 (предпочтительная)) имеют наименьший гарантированный зазор из всех посадок с зазором. Их применя­ют для точных подвижных соединений, требующих гарантированного, но небольшого зазора для обеспечения точного центрирования, например, золот­ника в пневматических устройствах, шпинделя в опорах делительной голов­ки, в плунжерных парах и т.п.

Посадки группы H/f наиболее распространены для всех подвижных соеди-J нений (H 7/ f 7 (предпочтительная), H 8/ f 8 и подобные им посадки, образованные; из полей допусков квалитетов 6 и 9). Например, посадку H 7/ f 7 применяют в подшипниках скольжения малых и средних по мощности электродвигателей, в поршневых компрессорах, в коробках скоростей станков, центробежных насосах, в двигателях внутреннего сгорания и других технических систе­мах.

Посадки группы Н/е (Н 7/ е 8, Н 8/ е 8 (предпочтительные), Н 7/ е 7 и посадки, подобные им, образованные из полей допусков квалитетов 8 и 9) обеспечи­вают легкоподвижное соединение при жидкостном трении. Их применяют для быстровращающихся валов. Посадки Н 9/ е 9 и Н 8/ е 8 применяют для крупных подшипников в тяжелом машиностроении, свободно вращающихся на валах зубчатых колес и других деталей, включаемых муфтами сцепления, для центрирования крышек цилиндров.

Посадки группы H/d (H 8/ d 9, H 9/ d 9 (предпочтительные) и подобные им посадки, образованные из полей допусков квалитетов 7, 10 и 11), применя­ют сравнительно редко. Например, посадку H 7/ d 8 применяют при большой частоте вращения и относительно малом давлении в крупных подшипниках, а также в сопряжении поршень — цилиндр в компрессорах.

Посадки группы Н/с (Н 7/ с 8 и Н 8/ с 9) характеризуются значительными гарантированными зазорами, их применяют для соединений с невысокими требованиями к точности центрирования. Наиболее часто эти посадки назна­чают для подшипников скольжения (с различными температурными коэффи­циентами линейного расширения вала и втулки).

Переходные посадки. Переходные посадки групп H/js, H/k, H/m, Н/n приме­няются для неподвижных разъемных соединений, в которых требуется обес­печить центрирование сменных деталей или, при необходимости, перемеще­ние друг относительно друга. Посадки характеризуются возможностью появ­ления в сопряжении как зазоров, так и натягов. Неподвижность соединения достигается дополнительным креплением с помощью шпонок, штифтов и других видов креплений.

Переходные посадки предусмотрены только в квалитетах с 4 по 8, при­чем точность вала в них предусматривается на один квалитет выше точнос­ти отверстия.

В переходных посадках наибольший натяг получается при сочетании наибольшего предельного размера вала (d_max) и наименьшего предельного размера отверстия (D_min), а наибольший зазор — при сочетании наибольшего предельного размера отверстия (D_max) и наименьшего предельного размера вала (d_min).

Посадки с гарантированным натягом. Посадки с натягом применяют для по­лучения неподвижных неразъемных соединений, причем относительная не­подвижность сопрягаемых деталей обеспечивается за счет упругих деформаций, возникающих при соединении вала с отверстием. При этом предельные размеры вала больше предельных размеров отверстия. В некоторых случаях для повышения надежности соединения дополнительно используют штифты или другие средства крепления, при этом крутящий момент передается штиф­том, а удерживаются детали от осевых перемещений посредством натяга.

Благодаря надежности и простоте конструкции и сборки узлов, вклю­чающих соединения с натягом, эти посадки применяются во всех отраслях

машиностроения (например, при сборке оси с колесом для железнодорожно­го транспорта, втулок с валами, ступицы червячного колеса с венцом и т.д.).

Выбор способа получения соединения (под прессом, с нагревом охваты­вающей или охлаждением охватываемой детали и т.д.) определяется конст­рукцией деталей, их размерами, требуемой величиной натяга и другими фак­торами.

Предпочтительные посадки с натягом по применяемости можно предста­вить в порядке увеличения гарантированного натяга.

Посадка Н7/р6 является предпочтительной для соединений тонкостен­ных деталей, а также деталей, испытывающих небольшие нагрузки.

Посадки H7/r6, H7/s6 являются предпочтительными для соединений кондукторных втулок с корпусом кондуктора, запорных втулок с дополни­тельным креплением и подобных соединений.

Посадка Н7/и7 применяется для соединений втулок подшипников скольжения в тяжелом машиностроении, венцов червячных колес, махови­ков и других подобных соединений.

Посадки Н8/х8, H8z8, характеризуемые самыми большими величинами гарантированного натяга, применяются для тяжелонагруженных соединений, воспринимающих большие крутящие моменты и осевые силы.

Калибры, классификация, принципы конструирования.

Калибр, это мера, предназначенная для сравнения с ней размеров, формы и расположения поверхностей деталей изделий с целью определения их годности (контроля). В настоящее время нет однозначного определения понятия калибр. Так, нередко калибр рассматривается как бесшкальный измерительный инструмент предназначенный для проверки размеров и формы изделия или взаимного расположения частей.

В терминологическом стандарте на калибры ГОСТ 27284-87 "Калибры. Термины и определения", введенном в действие с 1 января 1988 г., калибр рассматривается как, средство контроля, воспроизводящее геометрические параметры элементов изделия, определяемые заданными предельными или угловыми размерами. В примечании к этому определению указано, что под геометрическими параметрами элементов изделия понимают линейные и угловые величины элемента изделия.

Специфика калибров заключается в двойственности их функций: во-первых, это сравнение размера детали с хранимым им размером физической величины (фактически это сравнение с мерой); во-вторых, механическая отбраковка негодных деталей, т. е. осуществление функций контроля. Тем не менее назвать калибры только средством контроля (а не средством измерений) нет оснований.

Калибры для контроля гладких цилиндрических изделий (валов, втулок) называют скобами, а для контроля отверстий — пробками. Применяются регулируемые и нерегулируемые калибры, непроходной, рабочий, приемный и другие калибры. Изделие признается годным, когда оно проходит проходной и не проходит непроходной калибр, поэтому оно находится в поле допуска. При этом проходной скобой контролируют наибольший размер вала, а непроходной скобой - наименьший. Рабочие калибры применяют при изготовлении изделий на рабочих местах. Приемные калибры (проходные и непроходные) применяются для приемки изделий.

К изготовлению калибров предъявляются высокие требования. Их нормируемая погрешность нередко исчисляется в микрометрах и менее.

Калибры нуждаются в поверке, которую обычно проводят ведомственные метрологические службы.

Калибр - мера физической величины:

- воспроизводящая с заданной точностью некоторый геометрический параметр; и предназначенная для проверки размеров и формы изделий или взаимного расположения их частей.

Калибры используются:

- для сравнения размера детали с хранимым размером физической величины; и

- для механической отбраковки негодных деталей.

Различают: регулируемые, нерегулируемые, непроходные, рабочие, приемные и другие калибры.

Предельные гладкие калибры. Предельными эти калибры называют потому, что ими контролируют год­ность наибольшего и наименьшего предельных раз­меров элемента детали (ГОСТ 24833—81). Такие ка­либры разделяют на проходной и непроходной. Калибры для контроля отверстий называют пробками. Проходным калибром-пробкой контролируют в отверстии годность наименьшего пре­дельного размера D_min. Этот размер годен, если пробка проходит сквозь него. Непроходным калибром-пробкой контролируют в отверстии годность наибольшего предельного размера вала. Этот размер годен, если пробка не проходит в от­верстие. Если пробка прошла, а пробка непроходная не вошла в отверстие, то принято считать, что действи­тельный размер отверстия находится в пределах по­ля допуска Td и это отверстие годно.

К средствам комплексного контроля, используемым при приёмке готовых деталей, относятся проходные и непроходные калибры. Калибр – измерительный прибор, с помощью которых определяют, находятся ли в допускаемых пределах размеры сопрягаемых винтовых поверхностей (болт и гайка) на длине свинчивания. Проходным калибром, который должен при проверке свинчиваться, контролируют т. н. приведённый средний диаметр (искусственно созданный контрольный параметр), обеспечивающий сопряжение резьбового соединения. Для комплексного контроля пользуются также индикаторными резбомерами с резьбовыми измерительными элементами.

Калибры изготавливаются из стали У8-У10А. Обеспечивают высокую точность измерения (5-6 квалитет).

Калибры для контроля валов называют скоба­ми (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Калибр–скоба плоская.

Проходным калибром-скобой контролируют годность наибольшего предельного размера вала. Этот размер годен, если скоба про­шла через него. Непроходным калибром-скобой контролируют годность наименьшего предельного размера вала. Этот размер годен, если скоба непроходная не прошла через него. Если скоба проходная прошла, а скоба непроходная не прошла через вал, то принято считать, что дей­ствительный размер вала находится в пределах поля допуска Td и этот вал годен.

Когда калибры проходные не проходят, а калибры непроходные проходят через детали, принято считать, что действи­тельные размеры этих деталей находятся за предела­ми поля допуска, и эти детали признаются браком.

Как видно из изложенного, при контроле калиб­рами не определяют числовые величины контролируе­мых размеров, а только устанавливают годность или негодность элемента детали. Когда требуется опреде­лить числовую величину действительного размера за­бракованной детали, то его измеряют универсальными средствами измерения. Так поступают для того, чтобы найти причину брака, а также для того, чтобы решить, можно ли исправить забракованную деталь. Это делают всегда, когда калибр ПР не проходит, т. е. вал велик или отверстие мало и брак исправи­мый.

Для контроля отверстий номинальных размеров до 80мм изготовляют полные калибры-пробки (рис.6.2.). Эти пробки представляют собой втулки с точной рабочей внешней поверхностью. Внутренней поверхностью эта втулка прочно надета на валик с коническим хвостовиком. Хвостовики вставляются в конические отверстия ручек калибров. Такие полные пробки изготовляются на инструментальных заводах с номинальными размерами до 30 мм из твердых спла­вов (металлокерамики), а свыше 30 и до 100 мм —-из закаленных инструментальных сталей.

Рис. 6.2.. Схема полей допусков гладких калибров-скоб

Для контроля отверстий номинальных размеров свыше 100 мм изготовляют неполные калибры-проб­ки. Чаще всего полные пробки делают двусторонними, неполные — односторонними.

Для контроля валов изготовляют калибры-скобы (рис. 6.1.) жесткие листовые и регулируемые. На инструментальных заводах чаще всего изготовля­ют регулируемые скобы.

Поля допусков гладких калибров. На гладкие ка­либры ГОСТ 24833—81 устанавливают поля допус­ков и предельные отклонения, по которым подсчиты­вают исполнительные размеры для изготов­ления новых гладких калибров, а также допустимые выходы за пределы поля допуска при износе проход­ных калибров в процессе их эксплуатации. В ГОСТе приняты следующие обозначения: Н — допуск на изготовление калибра; Z — отклонение середины поля допуска проходного калибра; Y — выход за границу поля до­пуска при износе проходного калибра.

Перечисленные отклонения отсчитываются не от номинальных, а от предельных размеров конт­ролируемых деталей. Пользуясь схемами, помещен­ными на этих рисунках, легко понять, как подсчитать исполнительные размеры гладких предельных калиб­ров. Следует иметь в виду, что отклонения пробок от­считывают от предельных размеров отверстия — про­ходная от наименьшего D_mln, а непроходная от наи­большего Дпах.

Пробка проходная:

наибольший размер равен D_min + Z +H/2;

наименьший размер равен D_min + Z –H/2;

Пробка непроходная:

наибольший размер равен D_mах +H/2;

наименьший размер равен D_mах –H/2;

Отклонения скоб отсчитывают от предельных размеров вала–проходная от наибольшего d_max, а непроходная–от наименьшего d_min.

Скоба проходная:

наибольший размер равен d_max – Z +H₁/2;

наименьший размер равен d_min + Z –H₁/2.

Скоба непроходная:

наибольший размер равен d_min +H/2;

наименьший размер равен d_min –H/2;

Измерение калибров. Калибры-пробки измеряют рычажными микрометрами (при небольшом числе ка­либров близкого номинального размера), рычаж­ными скобами, рычажно-зубчатыми головками. Калибры-скобы обычно измеряют на горизон­тальных оптиметрах или горизонтальных длинномерах. Однако размер калибра-скобы в момент контроля от­личается от размера скобы по результатам измерения на горизонтальном длинномере. Дело в том, что при прохождении через вал скоба, опускаясь под действи­ем собственного веса, испытывает значительное рас­пирающее усилие, так как действие вала на скобу в этот момент подобно действию клина и его усилие зна­чительно больше, чем измерительное усилие наконеч­ников приборов. Это отличие размеров тем больше, чем больше номинальный размер контролируемого вала. Для устранения этого ГОСТ предусматривает изготовление контрольных калибров (контркалиб­ров), имеющих форму узких валов-шайб, с допусками на изготовление меньшими, чем допуски калибров-скоб. Их называют: для контроля калибра-скобы проходной — контркалибр К-ПР и контркалибр К-И {конт­роль износа); для контроля скобы непроходные — контрка­либр К-НЕ.

Маркировка калибров. На калибры гладкие нано­сят знаки, которыми обозначают параметры контро­лируемых деталей, номинальный размер, обозначения поля допуска и предельные отклонения контролируе­мого элемента детали, а также условные обозначения калибров. Маркировку наносят как на ручки, так и на сами калибры. Например, на калибры для контроля деталей, соединяемых с посадкой 50 H 8/ f 8, наносят маркировку:

для контроля отверстия: на калибре-пробке ПР — «50 H 8ПР», на калибре-пробке — «50 H 8НЕ»; на ручке: со стороны пробки ПР — «0» и «ПР», в сере­дине ручки — «50 H 8», со стороны пробки НЕ — «НЕ» и «+0,039»;

для контроля вала: на калибре-скобе — около про­ходной стороны «ПР» и «О», около непроходной сто­роны — «НЕ» и «—0,039».

Средства контроля годности параметров эвольвентных шлицевых соединений. Для контроля годности шлицевых эвольвентных соединений применяют комп­лекты калибров, установленные ГОСТ 24969—81.

Для контроля шлицевого эвольвентного вала:

Комплексный шлицевой калибр-кольцо проход­ной (рис. 6.3,а). Контролирует одновременно шлице­вой эвольвентный вал по наибольшим предельным размерам его элементов, а также погрешности формы и расположения его поверхностей. Вал годен, если комплексный проходной калибр-кольцо, надетый на него при любом совпадении шлицев, проходит по всей длине его поверхности под действием собственного веса.

Поэлементный калибр-кольцо непроходной (рис. 6.3,б). Контролирует шлицевой эвольвентный вал по наименьшим предельным размерам его эле­ментов. Контроль непроходным калибром-кольцом производят не меньше чем в трех различных положе­ниях по окружности. Вал годен, если непроходной калибр-кольцо не проходит на него ни в одном из этих положений.

Рис. 6.3. Калибры для контроля деталей эвольвентных со­единений: